实验活动8 搭建球棍模型认识 有机化合物分子结构的特点 学案 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

实验活动8　搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 【实验目的】 1.加深对有机化合物分子结构的认识。 2.初步了解使用模型研究物质结构的方法。 【实验用品】 分子结构模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品)。 【实验步骤和结论】 1.搭建甲烷分子的球棍模型。 甲烷 分子式 结构式 球棍模型 结构特点 　　　 　　　 　　　　结构,　　　　位于正四面体中心,　　　　位于四个顶点上 2.搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,比较三者的立体结构。 (1)搭建模型 乙烷 乙烯 乙炔 　(2)结构比较 乙烷 乙烯 乙炔 分子式 结构式 分子式 结构式 分子式 结构式 　　 　　 　　 　　 H—C≡C—H 结构特点 结构特点 结构特点 每个碳原子形成的四个单键均指向四面体的四个顶点 空间构型是　　　　结构,分子中的6个原子处于　　　　　 空间构型是　　　　结构,分子中的4个原子处于　　　　 　　【答案】1.CH4　　正四面体　碳原子　4个氢原子　2.C2H6　　C2H4　C2H2　平面形　同一平面上　直线形　同一直线上 【归纳提高】 通过以上有机物分子球棍模型的搭建,归纳碳原子的成键特征。 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键 结构简式 —C≡C— 成键条件 1个碳原子与周围4个原子成键;碳原子之间共用1对电子 1个碳原子与周围3个原子成键;碳原子之间共用2对电子 1个碳原子与周围2个原子成键;碳原子之间共用3对电子 键角 109°28' 120° 180° 空间构型 碳原子与其他4个原子形成四面体结构 双键碳原子及与之相连的原子处于同一平面 三键碳原子及与之相连的原子处于同一直线 【问题讨论】 1.二氯甲烷是否有同分异构体? 【答案】二氯甲烷的结构式为,若二氯甲烷是平面结构,则还有另一种同分异构体(),但二氯甲烷是四面体结构,所以没有同分异构体。因此,结构式并不能反映分子的立体结构。 2.正己烷是优良的有机溶剂,其球棍模型为,正己烷分子中的所有碳原子是否在同一直线上?CH3—C≡C—C≡C—CH3分子中的所有碳原子是否在同一直线上? 【答案】根据饱和碳原子的四面体结构可知,正己烷分子中的所有碳原子不在同一直线上;根据乙炔的直线形结构可知,CH3—C≡C—C≡C—CH3分子中的所有碳原子在同一直线上。 3.根据碳原子的成键特征,分析由4个碳原子构成的烃的结构情况,并将烃的结构简式分别填入下表中(不考虑顺反异构)。 烷烃 ①　　　 烯烃 ②　　　 二烯烃 ③　　　 炔烃 ④　　　 二炔烃 ⑤　　　 烯炔烃 ⑥　　　 环烷烃 ⑦　　　 正四面体烷 ⑧　　　 　　【答案】①CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2　②CH2CHCH2CH3、CH3CHCHCH3、CH2C(CH3)2 ③CH2CH—CHCH2　④HC≡C—CH2CH3、CH3—C≡C—CH3　⑤HC≡C—C≡CH ⑥HC≡C—CHCH2　⑦、　⑧ 【迁移应用】 1.现有下列四种物质:①氨气　②甲烷　③四氯化碳　④乙烷。其中空间结构是正四面体形的是(　　)。 A.①②③ B.②③ C.②③④ D.全部 【答案】B 【解析】甲烷、四氯化碳的空间结构为正四面体形;氨气的空间结构为三角锥形;乙烷()的空间结构不是四面体形。 2.现有①②③三种烃,它们的球棍模型如图所示: 下列说法正确的是(　　)。 A.①②③三种烃互为同系物 B.①和③结构相似,二者互为同系物 C.①②③三种烃都属于烷烃 D.③的结构为平面结构 【答案】B 【解析】根据分子的球棍模型可知,①的分子式为CH4,②的分子式为C2H4,③的分子式为C2H6,故①和③互为同系物,A项错误,B项正确;CH4和CH3CH3为烷烃,C2H4为烯烃,C项错误;CH3CH3的结构为空间结构,不为平面结构,D项错误。 3.碳原子的成键特点导致有机物种类繁多。回答下列问题: (1)甲烷的电子式为　　　　　,结构式为　　　　。甲烷分子呈　　　　　　结构,C—H键之间的夹角为　　　　　　　。 (2)含有3个碳原子的烃中,烷烃的分子式为　　　,烯烃的结构简式为　　　　　　　,炔烃的结构式为　　　　。 (3)甲烷与氯气反应,生成的产物有　　　　种,其中　　　(填分子式)是正四面体形分子,常用作溶剂的是　　　　　　。 (4)相对分子质量为100的烷烃,主链上有5个碳原子的同分异构体有　　　　种。 【答案】(1)H　　正四面体 109°28' (2)C3H8　CH2CHCH3　 (3)5　CCl4　CHCl3和CCl4 (4)5 【解析】(4)相对分子质量为100的烷烃,设其分